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水箱铜带设计生产工艺(中南大学)

问题:H62热态很软,冷态很硬,中间退火频繁,生产过程中几次剖条,对成品平直度有影响,缺少明确的工艺及设备的技术参数部分退火工序没有说明退火气氛控制要求……作业2:查找相关标准和资料,完善上述产品的生产工艺(A4版面,>10 Pages )GB/T 29091-XXXX(最新年份2012)GB/T 17793-XXXXGB/T 2059-XXXXGB/T 2061-XXXX水箱铜带生产工艺工艺参数设计依据1.配料:以上为黄铜成分,熔炼温度的选取,熔炼温度需高于铜和锌的熔点,铜的熔点1084,锌的熔点660℃,锌的沸点907,设计熔炼温度1100,度,为了防止锌的挥发,熔炼黄铜时应先加入铜熔炼,然后加入锌,坚持“低温加锌”和“逐块加锌”的原则,保证安全生产的同时可以减少锌熔损。

出炉温度,喷大火两次,温度为1030~1060摄氏度,用木炭覆盖。

2.铸造:采用半连续铸造,由于最终铸锭的尺寸为155*620*1040,所以铸造的尺寸应比其稍大,以防止热胀冷缩以及便于后面的铣面处理。

冷却方式可采用直接水冷,铸速约为0.5m/min,引锭方式为连续下引,结晶器振动频率为80~120次/分,同时采用脱水硼砂作为润滑剂。

3.铸锭加热:①铸造后黄铜由于均匀化退火效果不佳,所以h62铸造组织一般不采用均匀化退火,但是在热轧前,有色金属铸锭,热轧钱均需要加热,加热温度应满足热轧温度的要求,保证金属塑性高,抗力低,产品质量好。

实际生产中为了补偿温降保证热轧温度,炉内温度应高于热轧温度,理论上热轧开轧温度取合金熔点的0.85~0.9,热轧温度过高,容易出现晶粒粗大,或者低熔相的熔化,导致过热过烧,热轧时开裂。

塑性图在一定程度上反映了金属的高温塑性情况,它是热轧温度的主要依据,有色金属热轧前加热温度参考下表,我们可以知道h62黄铜选取温度为750-780℃。

第二类再结晶图确定终轧温度。

②终轧温度塑性图不能反映热轧终了金属的组织与性能。

当热轧产品组织性能有一定要求时,必须根据终轧温度要保证产品所要求的性能和晶粒度。

温度过高晶粒粗大,不能满足性能要求,而继续冷轧会产生轧件表面桔皮和麻点等缺陷,当冷轧加工率较小时,还难以消除。

终轧温度过低引起加工硬化,能耗增加,再结晶不完全导致晶粒大小不均及性能不合。

终轧温度还取决于相变温度,在相变温度以下,将有第二相析出,其影响由第2相的性质决定。

一般会造成组织不均,降低合金塑性,造成裂纹以致开裂,终轧温度一般取相变温度的0.65-0.7左右。

部分铜合金的热轧温度范围见表所示,所③加热时间包括升温和均热时间。

加热时间宜短,可减少氧化,降低能耗,防止过热过烧,但必须保证均匀热透,达到所需加热温度,铸锭越厚加热时间越长,加热时间可由经验公式t=(12~20)√H=144~240,由于铜合金取下限,故取加热时间为2-2.5h。

④炉内气氛采用为氧化性气氛,可避免严重氧化烧损,又能防止“氢气病”的产生,含氧铜锭在还原性气氛中加热,还原性气体在高温下扩散进入金属中使氧还原,生成不溶于cu的水蒸气和co2,具有一定压力能穿裂金属造成氢气病,导致热轧时在轧件表面造成裂纹。

4.热轧:①开坯常使采用凹形辊,其凹度由杂志温度,轧制力等因素共同决定,凹形辊不仅有利于咬入,减少轧件边部拉应力造成的裂变倾向,而且防止杂件跑偏,增加轧制过程的稳定性。

热轧时,辊型的选取我们可以依据下表,由于轧件宽度为160mm,所以我们选取ψ850*1500mm的2辊可逆轧机。

其主要性能见表。

②压下制度:大多数有色金属热轧的总加工率达95%以上,对于少数高强度、低塑性及热轧塑性较窄的合金,热轧加工率也在0.9以上。

这里我们选取黄铜加工率为0.92,一般情况下,有色金属塑性较好,道次压下量可大些:纯铝、皿1、LR等软铝合金可达80%以上,LYU、LD2等可达50%—60%;紫铜和纯锌可达70%—80%,黄铜肋、H68、H90和青铜也可达50%;钻与铣合金可达70%—如%。

选取黄铜平均压下为35%,轧制道次与热轧总加工率ε总和平均道次加工率ε道的关系为:n=lg(1- ε总) /lg(1- ε道 )计算后取轧制道次为9.轧制后的厚度为12mm,12*640mm。

通常希望加大道次加工率。

但受合金的高温性能、咬入条件、产品质量要求及设备能力的限制。

开始轧制阶段,铸锭塑性差,且受咬入条件限制,道次加工率略小。

加工率随道次增多逐渐加大;中间轧制阶段,应尽量增大道次加工率。

最大道次加工率,对硬铝合金变形深透后可达45%以上,对软铝及多数重有色金属可达50%。

中间道次后期压下量应使轧制压力与辊型相适应,以便控制板凸度;最后轧制阶段,一般道次加工率减小。

并注意避开临界变形程度。

故选取155→135→110→75→50→35→24→17→14→12的轧制工艺。

③:轧制速度有色金属热轧时变形速度范围。

工程中,轧制速度通常是指轧辊线速度。

在保证产品质量合格和设备能力允许的情况下,尽量采用较高的速度。

对于铜合金,一般为0.5~4m/s。

④:冷却润滑:热轧一般要采用工艺润滑。

热轧时的工艺润滑的作用是;提高轧辊的耐磨性,有时可以提高1-2倍或更高,增加轧辊的寿命i减少轧制时的能量消耗;防止辊面强着金属粉末,改善产品的表面质量。

工艺润滑之所以有这些良好的作用,其根本原因是降低了金属和轧辊问的摩擦系数。

有色金属热轧时使用的工艺润滑剂有三种类型:纯油、水呐混合剂和乳液。

其中纯油滑剂效果最好,因为它能在轧辊表面亡形成一层薄的油膜,既不燃烧.又能很好地起到润滑用。

在纯油润滑剂小植物油的润滑效果比矿物油的更好。

热轧时轧辊与热的轧件相接触,因此轧辊被加热,再加之轧件与轧辊间的摩擦热和轧件变形热,都使轧辊温度急剧升高,辊面温度有时高达轧件温度的1/3*1/2。

由于轧辊表面温升高,不仅增加门L件与轧辊间的摩擦系数,提高了轧制力,而且还容易使轧辊表面产生裂和擞结金属粉末。

另外,轧辊受热又使辊型发生变化,使轧件的板型不能满足要求。

为了防止或减轻上述现象的发生,从而延长轧辊寿命,保持辊面清洁,保持良好的板型.轧时需要不断地对轧辊进行冷却。

从某种意义上讲,热轧过程中的轧用冷却比工艺润滑更重要,有色金属及合金热轧时,一般采用工业新水或循环水直接喷洒到轧辊上,冷却水的成分不应腐蚀轧辊、轧机部件及轧件,冷却水的温度一般控制在35度以下,以提高冷却效果,冷却水带走的金属氧化物,经过沉淀后可回收处理。

有的工厂热轧某些合金时,为防止温降过大,可以少故水或不故水冷却,但不应有损于轧辊寿命。

热轧工艺计算热轧工艺计算主要包括变形及工艺参数计算;轧制压力及力饭计算p设备负荷验算;g型设计及生产工艺卡片计算等内容。

热轧工艺计算通过举例讨论热轧变形及工艺参数计氏轧制压力计算及轧辊强度校核,力矩及主电机校核计算。

轧制条件:在2ψ850x1500mm 2辊可逆轧机:,热轧黄铜H62,铸锭尺寸为155*620*1040,轧到12mm厚的板坯料。

轧制速度0.5—3m/s,许用压力1035x10000N,轧辊最大开口度250mm,开轧温度780℃,终轧温度650它,轧辊材质为s ocrMnMo。

主电机为直3电机,其功率1800kw,转速90r/min/180r/m in,GD2=3×100000N/m.热轧的轧件尺寸、压下且、加工率、变形长度及变形速度等参数计算,见下定轧制造次的分配。

根据道次加上率的分配原则,可用计算法和对比法,确定道次分配。

2.热轧咬入校核热轧道次压下显大,首先必须满足咬入条件。

由(1—l 4)式,自然咬入条例:应满足△h<D(1—cosβ),摩擦系数f,根据用水冷却润滑的条件,查表3—4得f=0.45,t gβ=f=0.45,则β=24度,c o sβ=0.9t,△h=D(1—cosβ)=850×(1—0.91)=76.5mm,由表7—9可知各道次压下员均小于76.5mm,满足自然咬入条件。

3热轧宽展计算热轧宽展量大不可忽略,按公式ΔB=Ch∆∆RHh计算各道次的宽展量,C对H62取0.27。

轧后宽度h B为轧前宽度加上该道次宽展量。

计算轧制压力,也可用轧制前后的平均宽度值。

4热轧温降计算温降计算可用实测值,也可采用经验公式或理论公式计算。

温降系数Φ按下式计算:Φ=()hHhHH-•-htt式中:H t、h t—热轧开轧温度和终轧温度,℃,由实测得出;H、h—热轧开始时铸锭厚度和终轧厚度,mm;Φ—温降系数,℃·mm 。

已知第n 道次的轧出厚度n h ,则第n 道次的轧件温度n t 按下式计算:n t =H t -Φn nH H h h •-5平均变形速度 按如下公式计算:u =R hh H ∆+v 2,温度影响系数,速度影响系数,变形程度影响系数可由图3-13、3-14查得,附表如下:平均变形抗力s σ 按下列公式计算:s σ=s u s t n n σ•••n ,查表3-1得,sσ=80MPa 。

K=1.15σ,外摩擦影响系数'σn 按西姆斯简化公式计算:'σn =0.785+0.25l/h 。

外端影响系数"σn 因为l/h >1.0,不予修正。

平均单位压力P 按下列公式计算:P =K •'σn 。

轧制压力P 按下列公式计算:P=P h B l 。

5. 铣面:铜及铜合金热轧后的坯料或连铸坯料也需要铣面或同时铣边,除去氧化物及其他表面缺陷,以便继续冷轧。

每面铣削量一般控制在0.25~0.5mm ,黄铜取下限,紫铜取上限。

6. 冷轧:①酸洗:轧件经热轧及热处理后,采用酸洗法清除表面的氧化皮。

一船酸洗过程按如下顺序进行:酸洗一冷水洗一热水洗一干燥。

干燥大多采用蒸气烘干或压缩空气吹干,有的工厂冷水洗后接采用煤气或电加热烘干。

生产中对酸洗工艺的要求是:氧化物清刷干净.左面质量高酸洗液常采用款酸、硫酸和硝酸等。

酸洗时表面氧化物与之发生反应,氧化皮被溶解或由于化学反应产生的氢气形成气泡的机械剥离作用而脱落。

比如铜及其合金酸洗时的化学反应方程式为:Cu0十H2S04=CuS04十H20Cu2o 十H2S04=Cu 十CuS04十H2oCu 十2HN03=Cu(N03)2。

H2o铜及铜合金氧化皮最外层为cuo ,在cMo 的下面还有一层cu20,在H2s04中内层CuO 的溶解很慢,为了酸洗后表面光亮,在酸洗液中加入适量的HN05作氧化剂,可加速CuO 的溶解,但过量时有损于酸槽寿命及恶化劳动条件。

酸洗时间与酸洗液的浓度及温度有夫,一般为5—30m 吨根据合金种类及表面情况而定。

酸液温度夏天多为室温,冬天可用蒸汽加热至40—60min ,紫铜取亡限,黄铜取下限。

②压下制度:冷轧压下制度主要包括总加工率的确定和道次加工率的分配。

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